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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于AVR的太陽跟蹤控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 整個裝置分為軟硬件模塊，光電跟蹤、視日跟蹤模塊和電機(jī)模塊，成本較低，設(shè)計明了，各模塊起到相應(yīng)作用利用率高。本項(xiàng)目利用光電跟蹤是因?yàn)楣怆姼欖`敏度高，能時時回饋信息，結(jié)構(gòu)設(shè)計較為方便，容易實(shí)現(xiàn)掌握太陽位置的功能。光電管或者光電池作為感光元件安裝在收集器或其它相應(yīng)裝置上，當(dāng)太陽偏轉(zhuǎn)時，感光元件產(chǎn)生信號，微控芯片通過該信號控制步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)動跟蹤裝置使其對準(zhǔn)太陽。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)采用AVR單片機(jī)控制利用視日運(yùn)動軌跡技術(shù)和光電跟蹤技術(shù)，其中視日軌跡設(shè)計利用數(shù)學(xué)公式根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度計算出一天中太陽的高度角和方向角并得出一天中光照的時間，其中光電跟蹤設(shè)計利用四個光敏電阻的接收到太陽輻射產(chǎn)生的偏差信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，根據(jù)偏差信號的正負(fù)和大小決定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動角度。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計采用兩個步進(jìn)電機(jī)來控制，當(dāng)天氣為晴天時系統(tǒng)則采用光電跟蹤設(shè)計，當(dāng)天氣為陰天時則采用的視日運(yùn)動軌跡設(shè)計，綜合兩種設(shè)計來達(dá)到完美的效果，使得本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跟蹤太陽光的功能，提高效率。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 面對日益嚴(yán)重的能源危機(jī)，太陽能逐步走入我們的視野。太陽能具有不斷再生性，能源分布范圍廣泛，安全，無污染，可謂取之不盡，用之不竭。因此研究出一種能充分利用資源，提高效率的太陽跟蹤系統(tǒng)是非常必要的 基本思路： 太陽跟蹤分為手動跟蹤和自動跟蹤兩種。手動跟蹤的精度差，而且只能間歇運(yùn)行。自動跟蹤可用重錘或者發(fā)條作為動力，也可以用步進(jìn)電機(jī)作為動力，來驅(qū)動跟蹤系統(tǒng)。當(dāng)太陽偏轉(zhuǎn)時，感光元件產(chǎn)生信號，微控芯片通過該信號控制步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)動跟蹤裝置使其對準(zhǔn)太陽；另一類是采用程序控制，用電機(jī)驅(qū)動跟蹤系統(tǒng)，按照一定的程序跟蹤太陽。前一類屬于光電跟蹤，其跟蹤靈敏度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計較為方便，比較容易實(shí)現(xiàn)；但受天氣的影響很大，如果在稍長時間段里出現(xiàn)烏云遮住太陽的情況，太陽光線往往不能照到感光元件，導(dǎo)致跟蹤裝置無法對準(zhǔn)太陽，甚至?xí)霈F(xiàn)誤動作。 創(chuàng)新點(diǎn)：結(jié)合以上兩種設(shè)計思路，消除因?yàn)樘鞖庠虻挠绊懚鴮?dǎo)致的電機(jī)無法正常工作的情況，提高了本跟蹤系統(tǒng)的工作時間和工作效率。本系統(tǒng)設(shè)計工作的電機(jī)系統(tǒng)方便簡易功耗低能時時對太陽運(yùn)動做出動作，大大提高了對太陽的跟蹤效率。 技術(shù)關(guān)鍵： 視日運(yùn)動軌跡跟蹤設(shè)計 主要技術(shù)指標(biāo)： 該裝置能時時對天氣情況，太陽運(yùn)動情況做出反應(yīng)，使得太陽能板更好得吸收太陽能，機(jī)電裝置小巧靈便功耗低且能對單片機(jī)給予的信號做出及時響應(yīng)。整個裝置分為軟硬件模塊、光電跟蹤、視日跟蹤模塊和電機(jī)模塊，成本較低，設(shè)計明了，各模塊起到相應(yīng)作用利用率高。結(jié)構(gòu)設(shè)計較為方便，容易實(shí)現(xiàn)掌握太陽位置的功能。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本項(xiàng)目利用光電管或者光電池作為感光元件安裝在收集器或其它相應(yīng)裝置上，當(dāng)太陽偏轉(zhuǎn)時，感光元件產(chǎn)生信號，微控芯片通過該信號控制步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)動跟蹤裝置使其對準(zhǔn)太陽，屬于光電跟蹤，其跟蹤靈敏度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計較為方便，比較容易實(shí)現(xiàn)。電機(jī)驅(qū)動板是本系統(tǒng)的的核心，精確度是本系統(tǒng)的亮點(diǎn)，精確的跟蹤太陽光是我們做此系統(tǒng)的最終目的，通過四個光敏電阻的接收到太陽光的輻射解決了太陽光的高度角和方向角這一難以計算問題。 同類型跟蹤太陽能技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)東西和南北兩個方向上的轉(zhuǎn)動跟蹤，同時又能夠滿足抵抗風(fēng)力的襲擊，結(jié)構(gòu)必須設(shè)計得非常龐大，并且要給設(shè)備做水泥基礎(chǔ)，這類技術(shù)對于期望將跟蹤設(shè)備應(yīng)用于房頂幾乎是不可能的。在本跟蹤技術(shù)中，非常巧妙的解決了這個問題。使得整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)矮小、緊湊、合理，抗風(fēng)性能明顯提高，從根本上解決了實(shí)際應(yīng)用中的難題。此外，本跟蹤技術(shù)靈敏度特高，只要肉眼能分辨出太陽的輪廓，系統(tǒng)照樣能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)跟蹤。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年浙江省新苗人才計劃
作品所處階段
- 成功成品
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 歸學(xué)校所有
作品可展示的形式
- 模型
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 從國內(nèi)現(xiàn)階段的能源利用來看，本系統(tǒng)的研發(fā)有效的解決了能源的利用率問題同時目前市場上所使用的太陽跟蹤系統(tǒng)價格很貴，不利于在日常生活中的推廣，本統(tǒng)對價格便宜，較能被人們所使用，市場潛力很大。本項(xiàng)目的按理論上已適應(yīng)一般工業(yè)需求，對于實(shí)驗(yàn)用的客戶來說也很實(shí)在和低廉，另外本項(xiàng)目本身具有的特色更加為產(chǎn)品的推廣注入了源動力，另外產(chǎn)品還有很強(qiáng)的升級能力，所以無論是在成本價位，還是在功能實(shí)現(xiàn)上本項(xiàng)目都是有很大的優(yōu)勢 本系統(tǒng)一旦研發(fā)成功將大大提高太陽能的利用率，能方便人們的生活，該裝置可用于太陽能熱水器、太陽能光伏發(fā)電裝置、太陽能干燥器等裝置，將會大大提高太陽能的利用率。
同類課題研究水平概述
- 中國兵器裝備集團(tuán)公司11月24日消息，由中國兵器裝備集團(tuán)公司自主研制的太陽能自動跟蹤器通過了技術(shù)鑒定，技術(shù)性能達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，為我國太陽能產(chǎn)業(yè)的自主可持續(xù)發(fā)展提供了新的保證。 高精度跟蹤太陽是太陽能應(yīng)用領(lǐng)域中的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，兵器裝備集團(tuán)通過廣泛吸收世界太陽能產(chǎn)業(yè)的最新研究成果，創(chuàng)造性的采用光電自動控制原理與技術(shù)，形成了獨(dú)有的核心技術(shù)和產(chǎn)品。該跟蹤器的成功研制，標(biāo)志著兵器裝備集團(tuán)已具備了獨(dú)自開發(fā)太陽能能源的實(shí)力，同時也完善了兵器裝備集團(tuán)新能源產(chǎn)業(yè)鏈。 目前，兵器裝備集團(tuán)自主研發(fā)的首批12臺40kW光伏、風(fēng)電并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)已成功投入并網(wǎng)運(yùn)行，自主研制的太陽能自動跟蹤器也成功實(shí)現(xiàn)了首次運(yùn)用。 本項(xiàng)目的太陽跟蹤儀最大限度的提高太陽跟蹤精度，完美實(shí)現(xiàn)適時跟蹤，最大限度提高太陽光能利用率。該太陽能跟蹤器可以廣泛的使用于各類設(shè)備的需要使用太陽跟蹤的地方，該太陽能跟蹤器價格實(shí)惠、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、跟蹤準(zhǔn)確、方便易用。把加裝了太陽能跟蹤器的太陽能發(fā)電系統(tǒng)用于太陽能熱水器、太陽能光伏發(fā)電裝置、太陽能干燥器等裝置，將會大大提高太陽能的利用率。
